Les proteases (proteinases, peptidases i enzims proteolítics) tenen un paper molt important en la vida humana. Fins ara, s'han identificat més de 500 d'aquests enzims al cos humà, que estan codificats pel 2% de tots els gens. S'observa activitat proteolítica en totes les formes de vida i virus.
Classificació principal
En funció del residu catalític, les proteases es poden dividir en 7 grans grups:
- Serina - ús d'alcohol de serina.
- Cisteïna - l'ús de cisteïna tiol.
- Treonina: facturació d'alcohol secundari treonina.
- Aspártic - utilitzant àcid carboxílic aspartat.
- Glutàmic - utilitzant el glutamat d'àcid carboxílic.
- Metal·loproteasa: rotació de metalls, normalment zinc.
- Liases de pèptids d'asparagina: l'asparagina s'utilitza per dur a terme una reacció d'exclusió (no requereix aigua).
Les proteases es van agrupar primer en 84 famílies segons la seva activitat proteolítica iclassificat en 4 tipus catalítics:
- serina;
- cisteïna;
- aspártic;
- metal.
Significat
L'activitat proteolítica total té un paper important en molts processos corporals. Aquests són la fecundació, la digestió, el creixement, la maduració, l'envelliment i fins i tot la mort. Les proteases regulen molts processos fisiològics controlant l'activació de la síntesi i el deteriorament dels aliments proteics. Tenen un paper important en la reproducció i propagació de virus, bacteris i paràsits i, per tant, són responsables de la transmissió eficient de mal alties causades per substàncies patògenes. Aquests enzims permeten que les cèl·lules tumorals es divideixin, omplin l'espai intercel·lular i els vasos sanguinis dels pulmons i es propaguen a altres teixits del cos.
Funcions biològiques
L'activitat proteolítica té les funcions següents:
- Processament posterior a la traducció. Inclou l'eliminació de la metionina i/o la conversió d'una proteïna inactiva o no funcional en una unitat activa.
- Cissió de proteïnes precursores. Això és necessari per garantir que la proteasa només s'activa en la ubicació i el context correctes. L'activitat proteolítica inadequada pot ser molt perjudicial per al cos.
- Degradació de proteïnes. Pot ocórrer intracel·lular o extracel·lular. Realitza una sèrie de funcions: elimina proteïnes danyades i anormals; evita la seva acumulació; serveix per regular els processos cel·lulars mitjançant l'eliminacióenzims.
- Digestió. Les proteïnes obtingudes dels aliments es descomponen en cadenes peptídiques per pepsina, tripsina, quimotripsina i elastasa. Per evitar l'activació inadequada o prematura dels enzims digestius (que poden causar pancreatitis), actuen com un zimogen inactiu.
Enzims
Els enzims proteolítics es troben en bacteris, virus, alguns tipus d'algues i plantes. Però la majoria es troben en animals. Hi ha diversos tipus d'activitat proteolítica dels enzims. Es classifiquen segons els llocs on es catalitza la descomposició de les proteïnes. Els dos grups principals són els exopèptids i les endopeptidases. Dins del cos, els materials proteics són atacats inicialment per la pepsina. Quan la proteïna passa a l'intestí prim, és parcialment digerida per l'estómac. Aquí està exposat als enzims proteolítics secretats pel pàncrees. A continuació, els enzims pancreàtics s'activen a l'intestí, convertint les proteïnes en aminoàcids que s'absorbeixen fàcilment per les seves parets. Així, el pàncrees està protegit de l'autodigestió.
Bacteris
Les proteases microbianes són un dels grups importants en la producció industrial-comercial d'enzims. S'han realitzat estudis per determinar l'activitat proteolítica dels bacteris per tal d'aclarir el seu paper en la patogènesi de les mal alties infeccioses. El focus es va centrar en l'examen de bacteris làctics de diversos iogurts i llets fermentades. Estan àmpliament distribuïts a la natura. Es tracta de lactobacils, lactococs, bifidobacteris, estreptococs, enterococs i esporolactobacils. Es divideixen en espècies, subespècies, variants i soques.
L'activitat proteolítica és una característica molt important dels bacteris làctics. Les proteases bacterianes són enzims que catalitzen els enllaços peptídics d'hidròlisi en proteïnes i polipèptids. Tenen un paper important en la biotecnologia industrial i els productes farmacèutics. Els estudis han demostrat que 13 soques tenen activitat proteolítica. Cinc d'ells, és a dir, L1, L2, L6, L7 i L9 van mostrar l'activitat més alta.
Peptins
L'activitat proteolítica de la pepsina es mesura sota la influència d'un camp magnètic al cos. L'estructura molecular de la pepsina es caracteritza per la simetria espacial D. El proenzim inactiu pepsinogen es sintetitza dins de les cèl·lules de la mucosa gàstrica. També està present en diversos líquids biològics (sang, orina, líquid seminal i cefaloraquidi). El pepsinogen es caracteritza per una activació autocatalítica. La seva secreció és estimulada pel nervi vag, fibres simpàtiques, gastrina, histamina, secretina i colecistoquinina. La gastrina actua com a estimulador de cèl·lules parietals. Aquest polipèptid existeix en 2 formes que contenen 34 i 17 aminoàcids. Les mesures de l'activitat proteolítica de la pepsina en relació amb l'hemoglobina estàndard van revelar canvis similars en l'activitat digestiva de l'enzim.
Proteòlisi i mal alties
Proteolític anòmall'activitat està associada a moltes mal alties. En la pancreatitis, la fuita de proteases i la seva activació prematura al pàncrees condueixen a l'autoignició del pàncrees. Les persones amb diabetis poden haver augmentat l'activitat dels lisosomes i la degradació de certes proteïnes pot augmentar substancialment. Les mal alties inflamatòries cròniques (artritis reumatoide) poden provocar l'alliberament d'enzims lisosòmics a l'espai extracel·lular. Això destrueix els teixits circumdants. Un desequilibri entre proteases i antiproteases pot provocar la destrucció del teixit pulmonar en l'emfisema causat pel tabaquisme.
Altres mal alties inclouen la distròfia muscular, la degeneració de la pell, les mal alties respiratòries i gastrointestinals, els tumors malignes.
Proteòlisi no enzimàtica
La columna vertebral de la proteïna és molt estable a l'aigua a pH neutre i temperatura ambient, tot i que la velocitat d'hidròlisi de diferents enllaços peptídics pot variar. La vida mitjana de la desintegració de l'enllaç peptídic oscil·la entre els 7 i els 350 anys.
Els àcids minerals forts poden hidrolitzar fàcilment els enllaços peptídics de les proteïnes. La forma estàndard d'hidrolitzar una proteïna és escalfar-la a 105 °C o posar-la en remull en àcid clorhídric durant 24 hores.
Mètode de determinació
Hi ha diversos mètodes per determinar l'activitat proteolítica. Per exemple, hidròlisi de caseïna, hemoglobina o azocaseïna. El primer mètode no és car, però la caseïna és difícil de dissoldre. El mètode d'hidròlisi de l'hemoglobina és més car. En utilitzar-lo, el substrat s'ha de desnaturalitzar. El tercer mètode evita això, però tampoc és barat. El mètode més ràpid i no costós és l'ús d'un substrat de llet. Inclou menys equipament i es pot utilitzar en cursos de formació. Només cal llet desnatada i un bany maria.
Procediment experimental
S'afegeixen dos mil·lilitres d'una solució tampó (acetat de sodi pH 5,0 que conté CaCI2) a 3 mil·lilitres de llet desnatada. Aquesta mescla es manté a 30 °C al bany maria durant 10 minuts. Per veure el procés de coagulació de la llet s'utilitza una font de llum. S alta durant tants segons com calgui per coagular un tros de llet de la mida d'un cap d'agulla. Un període adequat per a la precisió és entre un i dos minuts. El bloc enzimàtic es defineix com la quantitat necessària per formar el primer fragment coagulat en un minut en les condicions experimentals escollides.
Proteases com a agents antivirals
Actualment, hi ha una sèrie de fàrmacs aprovats amb activitat proteolítica per al tractament d'infeccions víriques. La majoria s'utilitzen principalment per tractar el virus de l'herpes, el virus de la immunodeficiència humana, les infeccions sincicials respiratòries i les infeccions pel virus de la grip A. Aquests són anàlegs de nucleòsids que actuen inhibint la síntesi d'ADN viral.
La investigació de l'última dècada ha demostrat que les proteases són un requisit absolut en el cicle de vida de molts virus. La influència també es produeixper divisió de proteïnes precursores d' alt pes molecular per obtenir productes funcionals, o per catàlisi de proteïnes estructurals necessàries per a l'assemblatge i la morfogènesi de partícules virals.
Fins ara, s'han aprovat quatre inhibidors de la proteasa:
- "Saquinavir" (Invirase, Ro 31-8959).
- Indinavir (Crixivan, MK-639).
- "Ritonavir" (Norvir, AVT-538).
- "Nelfinavir" (Viracept, AG1343).
Altres drogues
Les proteases de picornavirus constitueixen una de les famílies més grans de patògens humans d'importància mèdica. Els enterovirus s'associen a diverses síndromes clíniques, com ara mal alties del tracte respiratori superior, meningitis asèptica, encefalitis, miocarditis, mal alties de mans, peus i boca. En aquest cas, les proteases ajudaran. Expectorants amb activitat proteolítica:
- "Trypsina".
- "Ribonucleasa".
- "Chimozin"
Un altre fàrmac potencial contra el rinovirus és Pleconaril.
